Integrating Battery Storage in Ancillary Service Markets: Market Analysis and Comparative Study of Design and Regulatory Trade-offs in Great Britain, Texas, and Sweden
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
This thesis investigates the role of Battery Energy Storage System (BESS) in Ancillary Service Market (ASM) across three key regions: Great Britain, Sweden, and Texas. As the deployment of BESS increases, these markets are experiencing saturation, where the capacity for frequency regulation services exceeds demand, leading to declining service prices and economic challenges for BESS operators. The study addresses these issues by examining how market saturation impacts the economic benefits of BESS and explores strategies for optimizing market participation. A mixed-methods approach was used, incorporating a detailed market analysis, stakeholder surveys, and an Analytic Hierarchy Process (AHP) model to assess key criteria from the perspectives of Transmission System Operator (TSO) and BESS asset owners. The analysis revealed that Sweden has the most advanced market design, excelling in areas such as procurement expansion and bid size flexibility, followed closely by Great Britain, which benefits from innovative market mechanisms. Texas demonstrates strengths in competitive pricing and flexibility but ranks lower overall due to challenges in other regulatory areas. The results highlight the increasing saturation in ASM across all three regions and its impact on BESS revenue. The findings emphasize the need for regulatory adjustments and market design improvements to enhance BESS integration and ensure long-term profitability. This thesis offers practical recommendations for policymakers and stakeholders seeking to address the challenges of BESS deployment in ancillary services while maintaining grid stability.
Abstract [sv]
Denna avhandling undersöker rollen av batterilagringssystem (BESS) i marknader för stödtjänster (ASM) över tre nyckelregioner: Storbritannien, Sverige och Texas. I takt med att distributionen av BESS ökar upplever dessa marknader mättnad, där kapaciteten för frekvensregleringstjänster överstiger efterfrågan, vilket leder till fallande priser och ekonomiska utmaningar för BESS-operatörer. Studien tar upp dessa problem genom att undersöka hur marknadsmättnad påverkar de ekonomiska fördelarna med BESS och utforskar strategier för att optimera marknadsdeltagande. En blandad metodik användes, som inkluderade en detaljerad marknadsanalys, intressentundersökningar och en modell för Analytisk Hierarkiprocess (AHP) för att utvärdera nyckelkriterier ur perspektiven från systemoperatörer (TSO) och BESS-ägare. Analysen visade att Sverige har den mest avancerade marknadsdesignen och utmärker sig inom områden som upphandlingsexpansion och flexibilitet i budstorlekar, följt av Storbritannien som drar nytta av innovativa marknadsmekanismer. Texas visar styrkor i konkurrensprissättning och flexibilitet men rankas lägre totalt sett på grund av utmaningar inom andra regulatoriska områden. Resultaten framhäver den ökande mättnaden i stödtjänstmarknaderna i alla tre regionerna och dess påverkan på BESS-intäkter. Fynden betonar behovet av regulatoriska justeringar och förbättringar i marknadsdesign för att främja integrationen av BESS och säkerställa långsiktig lönsamhet. Denna avhandling erbjuder praktiska rekommendationer för beslutsfattare och intressenter som söker lösningar på utmaningarna med BESS-distribution i stödtjänster, samtidigt som nätstabiliteten upprätthålls.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 115
Series
TRITA-ITM-EX ; 2024:565
Keywords [en]
Battery Energy Storage Systems, Ancillary Service Markets, Renewable Energy, Market Saturation, Frequency Regulation, Frequency Response, Regulatory Trade-Offs, Market Transmission System Operators, System Operator, Analytic Hierarchy Process
Keywords [sv]
Batterilagringssystem, Frekvenssvar, Regelverk, Frekvensreglering, Analytisk Hierarkiprocess, Förnybar energi, Nätstabilitet, Systemoperatörer, Regulatoriska avvägningar Marknadsdesign, Marknadsmättnad, Energilagring, Ekonomiska effekter
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-356554OAI: oai:DiVA.org:kth-356554DiVA, id: diva2:1914078
External cooperation
KTH
Subject / course
Thermal Engineering
Educational program
Degree of Master
Supervisors
Examiners
2024-11-182024-11-18